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UNIVERSITE M'HAMED BOUGARA DE BOUMERDES Faculté des Hydrocarbures et de la Chim

UNIVERSITE M'HAMED BOUGARA DE BOUMERDES Faculté des Hydrocarbures et de la Chimie Département de génie des procédés chimiques et pharmaceutiques MEMOIRE Présenté par Mlle LAIB Lamia En vue de l’obtention du diplôme de MAGISTER en GENIE DES PROCEDES OPTION : PETROCHIMIE Thème Soutenue publiquement le 14/12/2010 devant le jury composé de : Mr. HAMADA Boudjema Mr. HAMMOUDI Khaled Mr. LAMOURI Saad Mr. MIMOUN Hadj Mr. KADDOUR Omar Année universitaire 2010/2011 REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Professeur Professeur Professeur M.C/A Professeur UMBB UMBB EMP UMBB UMBB Président Examinateur Examinateur Examinateur Rapporteur Remerciements Je tiens à remercier en premier lieu notre DIEU, qui m’a donné la force pour accomplir ce modeste travail. Je tiens beaucoup à remercier monsieur le Professeur Omar KADDOUR, mon directeur de mémoire, pour son aide précieuse, pour ses remarques pertinentes et surtout pour le temps qu’il m’a accordé et ceci malgré ses nombreuses charges. Mes vifs remerciements vont à monsieur le Professeur Boudjema HAMADA pour avoir accepté de présider ce jury. Ma profonde gratitude va à monsieur le Professeur Khaled HAMMOUDI, pour ses conseils précieux et sa grande générosité en sacrifiant un peu de son temps pour corriger ce mémoire. Je tiens beaucoup à remercier monsieur le Docteur Hadj MIMOUN qui n’a ménagé aucun effort pour m’aider à réaliser ce travail. Je présente mes chaleureux remerciements à tous les enseignants et les agents des laboratoires du département Génie des Procédés de la FHC, pour leurs aides et orientations durant mes études. Je remercie également toutes les personnes de l’Ecole Militaire Polytechnique pour leur contribution à ce travail, et en particulier monsieur le Professeur Saad LAMOURI qui en plus de son aide à l’EMP a accepté d’être membre de ce jury. Je remercie aussi monsieur LAMARI de l’Ecole Militaire Polytechnique. Mes derniers remerciements et ce ne sont pas les moindres, vont à tous ceux qui ont contribué de prés ou de loin à l’élaboration de ce mémoire. Lamia Dédicaces A ma très chère mère « Ghalia » et mon très cher père « Messaoud ». A mes très chères frères et sœurs « Hiba, Hajer, Adel et Azzedine ». A mon mari Nader A mon unique oncle « Salem » et sa famille. A mes adorables neveux « Ziad et Diala ». A ma meilleure amie « Nihad », et à tous mes amis. Je dédié ce mémoire. ﻣﻠﺨﺺ إن ﺗﺰﯾﺖ ﻣﺤﺮﻛﺎت اﻟﺴﯿﺎرات » ﻣﺤﺮﻛﺎت اﻟﺒﻨﺰﯾﻦ و ﻣﺤﺮﻛﺎت اﻟﺪﯾﺰل « ﺿﺮوري ﺟﺪا ﻟﻠﺤﻔﺎظ ﻋﻠﻰ ﻋﻤﻠﮭﺎ اﻟﺴﻠﯿﻢ إن . ﺗﺪھﻮر زﯾﻮت اﻟﺘﺸﺤﯿﻢ اﻟﻨﺎﺗﺞ ﻋﻦ ظﺎھﺮة اﻟﺘﺄﻛﺴﺪ، ﯾﻤﻜﻦ أن ﯾﺴﺒﺐ ﺿﺮرا ﺧﻄﯿﺮا ﻟﻠﻤﺤﺮك . ھﺬا اﻟﻌﻤﻞ ﯾﮭﺪف إﻟﻰ دراﺳﺔ ﺳﻠﻮك اﻟﺰﯾﻮت اﻷﺳﺎﺳﯿﺔ و زﯾﻮت اﻟﺘﺸﺤﯿﻢ اﻟﺠﺰاﺋﺮﯾﺔ ، اﻟﻤﺴﺘﻌﻤﻠﺔ ﻟﺘﺸﺤﯿﻢ ﻣﺤﺮﻛﺎت اﻟﺒﻨﺰﯾﻦ، ﻓﯿﻤﺎ ﯾﺘﻌﻠﻖ ﺑﺎﻷﻛﺴﺪة، وﺗﺄﺛﯿﺮھﺎ ﻋﻠﻰ اﺳﺘﻘﺮارھﺎ اﻟﺤﺮاري . أﺟﺮﯾﺖ ھﺬه اﻟﺪراﺳﺔ ﻓﻲ اﻟﻤﺨﺒﺮ ﺑﺎﺳﺘﺨﺪام أﺳﻠﻮب ﺿﺦ اﻟﮭﻮاء، ﺣﯿﺚ ﯾﺨﺘﺮق ھﺬا اﻷﺧﯿﺮ اﻟﺰﯾﺖ ﺗﺤﺖ درﺟﺔ ﺣﺮارة250درﺟﺔ ﻣﺌﻮﯾﺔ ﻟﻔﺘﺮة أرﺑﻌﻮن ﺳﺎﻋﺔ ﻓﻲ ﺣﻀﻮر ﺻﻔﯿﺤﺔ ﻣﻦ اﻟﻨﺤﺎس ﻛﻤﺤﻔﺰ . ﻟﻘﺪ اﺟﺮي ﺗﻘﻮﯾﻢ اﻟﺒﻌﺾ ﻣﻦ ﺧﺼﺎﺋﺺ اﻟﺰﯾﻮت إن . اﻟﺰﯾﺎدة ﻓﻲ ﺣﻤﻮﺿﺔ و ﻟﺰوﺟﺔ اﻟﺰﯾﺖ اﻷﺳﺎﺳﯿﺔ، ﻧﺎﺗﺠﺔ ﻋﻦ ظﺎھﺮة اﻷﻛﺴﺪة ﻓﻲ ، ﺣﯿﻦ زﯾﺎدة ﻟﺰوﺟﺔ وﺧﺴﺎرة ﻛﺘﻠﺔ زﯾﺖ اﻟﺘﺸﺤﯿﻢ، ﻧﺎﺗﺠ ﺘﯿﻦ ﻋﻦ ظﺎھﺮﺗﻲ اﻟﺘﺼﺪع واﻟﺘﻜﺜﯿﻒ . إن ﻓﻘﺪان ﻛﺘﻠﺔ ﺻﻔﯿﺤﺔ اﻟﻨﺤﺎس اﻟﻤﺪرﺟﺔ ﻓﻲ اﻟﺰﯾﺖ اﻷﺳﺎﺳﯿﺔ، ھﻲ ﻧﺘﯿﺠﺔ ﻟﻈﺎھﺮة اﻟﺘﺂﻛﻞ اﻟﻤﺤﻔﺰة ﻧﻈﺮا ﻟﺤﻤﻮﺿﺔ اﻟﻮﺳﻂ . ﺗﺒﯿﻦ أن اﻟﺰﯾﻮت اﻷﺳﺎﺳﯿﺔ اﻟﺠﺰاﺋﺮﯾﺔ ﺗﺘﻜﻮن ﻣﻦ ﺧﻠﯿﻂ ﻣﻦ اﻟﻤﻮاد اﻟﮭﯿﺪروﻛﺮﺑﻮﻧﯿﺔ اﻻﻟﻜﺎﻧﯿﺔ، ذات اﻟﻮزن اﻟﺠﺰﯾﺌﻲ اﻟﻤﻨﺨﻔﺾ ﻧﺴﺒﯿﺎ، واﻻﺳﺘﻘﺮار اﻟﺤﺮاري اﻟﻌﺎﻟﻲ، ﻛﻤﺎ أﻧﮭﺎ ﺗﺘﻜﻮن ﻣﻦ ﻛﻤﯿﺔ ﻣﺜﺎﻟﯿﺔ ﻣﻦ اﻟﺠﺰﯾﺌﺎت اﻟﻌﻄﺮﯾﺔ . ﻓﯿﻤﺎ ﯾﺘﻌﻠﻖ ﺑﺰﯾﺖ اﻟﺘﺸﺤﯿﻢ، ﻓﺎﻧﮫ ﻣﻦ اﻟﺤﻜﻤﺔ أن ﺗﺤﺪد ﻛﻤﯿﺔ ﻣﺜﺎﻟﯿﺔ ﻣﻦ ﻣﻀﺎدات اﻷﻛﺴﺪة، واﻟﻤﻮاد اﻟﻤﻀﺎﻓﺔ ﻟﺘﺤﺴﯿﻦ ﻣﺆﺷﺮ اﻟﻠﺰوﺟﺔ ، ﻟﻠﺘﻮﺻﻞ إﻟﻰ ﺻﯿﻐﺔ أﻛﺜﺮ ﻓﻌﺎﻟﯿﺔ . ﻛﻠﻤﺎت اﻟﺒﺤﺚ : ﻣﻮاد اﻟﺘﺸﺤﯿﻢ، اﻟﺰﯾﻮت اﻷﺳﺎﺳﯿﺔ، زﯾﻮت اﻟﺘﺸﺤﯿﻢ، اﻷﻛﺴﺪة ﻓﻲ اﻟﻮﺳﻂ اﻟﺴﺎﺋﻞ، ﻣﻀﺎدات اﻷﻛﺴﺪة . RESUME La lubrification des moteurs d’automobiles « essence et diesel » est très indispensable pour maintenir le bon fonctionnement de ces derniers. La dégradation oxydative des huiles lubrifiantes peut provoquer des dégâts importants au niveau du moteur. Le présent travail a pour but l’étude du comportement à l’oxydation d’une huile de base et d’une huile formulée algériennes, utilisées dans la lubrification des moteurs à essence, et son influence sur leur stabilité thermique. Cette étude a été réalisée au laboratoire en se basant sur la méthode de soufflage, consistant en un contact de l’air avec de l’huile, portée à 250°C, pendant 40h, et en présence d’une plaque en cuivre comme catalyseur. Une évaluation de certaines caractéristiques des huiles a été réalisée. L’augmentation de l’acidité et de la viscosité de l’huile de base est due à l’oxydation, celle de la viscosité et des pertes en masse de l’huile formulée est due au craquage et à la condensation. Les pertes en masse de la plaque de cuivre, introduite dans l’huile de base, sont dues au phénomène de corrosion provoquée par l’acidité du milieu. On constate que l’huile de base algérienne est constituée d’un mélange d’hydrocarbures paraffiniques, d'un poids moléculaire relativement faible, possédant une haute stabilité thermique et une composition optimale d’aromatiques. Il est judicieux d’optimiser la quantité d’additifs antioxydants et améliorant l’indice de viscosité de l’huile formulée, afin d’atteindre des performances meilleures. Mots clé : lubrifiants, huile de base, huile lubrifiantes, oxydation en phase liquide, antioxydants. ABSTRACT The lubrication of automotive engines « gasoline and diesel » is very essential to maintain the proper working of them. The oxidative degradation of lubricating oils can cause serious damage to the engine. This work aims to study the oxidation behavior of Algerian base oils and Algerian formulated oils, using in the lubrication of gasoline engines, and its influence on their thermal stability. This study was realized in the laboratory, based on the method of blowing, consisting for contact of air with oil, increased to 250 ° C during 40h, and in the presence of a copper plate as a catalyst. An evaluation of certain characteristics of the oils was realized. The increase in acidity and viscosity of the base oil is due to the oxidation. Moreover, the increase of viscosity and the loss in mass of formulated oil is due to cracking and condensation. The mass loss of the copper plate inserted into the base oil, is due to the corrosion phenomenon caused by the acidity of the medium. It can be seen that the Algerian base oil consists of a mixture of paraffinic hydrocarbons, at relatively low molecular weight, possessing high thermal stability and optimal composition of aromatics. It is judicious to optimize the amount of antioxidant additives and viscosity index improver of formulated oil, to achieve better performance. Key words: lubricants, base oil, lubricating oil, liquid phase oxidation, antioxidants. Abréviations API: American Petroleum Institute. ACEA: Association des Constructeurs Européens d'Automobiles. S.A.E: Society of Automotive Engineers. ASTM: American Society for Testing and Materials. CCMC : Comité des Constructeurs d’automobiles du Marché Commun. NATO: North Atlantic Treaty Organization. PAO : Poly-α-Oléfines. N.P.A : National Petroleum Association. IV : Indice de Viscosité. DDPZn : Dialkyldithiophosphate de zinc. BN : Base Number. PIB : Polyisobutylène. CEP : Copolymères d’éthylène et de propylène. OCP : Olefine copolymer (copolymères d’oléfine). PMA : Poly méta-acrylate. HLB : Balance lipophile/hydrophile. DTPM : Dithiophosphates métalliques. DTCM : Dithiocarbamates métalliques. NF : Norme Française. DIN : Deutsches Institut for Normalisation. Liste des tableaux Tableau 1 : Classification des huiles pour moteurs (S.A.E. J 300, Déc.95)……………………… Tableau 2 : Classification des huiles de transmission selon la viscosité…………………………. Tableau 3 : Classification des huiles de transmission selon le domaine d’utilisation……………. Tableau 4 : Classification des huiles…………………………………………………………... Tableau 5 : Groupes des huiles de base selon la classification API………………………….. Tableau 6 : Etude des dialkyldithiophosphate de zinc (DDPZn)………………………………… Tableau 7 : Types des additives améliorants l’indice de viscosité……………………………….. Tableau 8 : Corps libérateurs de formol………………………………………………………….. Tableau 9 : Indices d’acide des prélèvements……………………………………………………. Tableau 10 : Indices d’ester des prélèvements…………………………………………………….. Tableau 11 : Viscosité cinématique (cSt) des échantillons avant oxydation………………………. Tableau 12 : Indice de viscosité des échantillons avant oxydation………………………………... Tableau 13 : Viscosité (cSt) et indices de viscosité des échantillons après oxydation…………….. Tableau 14 : Densités et masses volumiques des huiles…………………………………………… Tableau 15 : Couleur des huiles avant et après oxydation……………………………………… Tableau 16 : Résidu Conradson des échantillons………………………………………………….. Tableau 17 : Pertes de masse de l’huile……………………………………………………………. Tableau 18 : Pertes de masse de la plaque de cuivre………………………………………............. 6 7 7 8 9 22 26 37 69 71 74 74 76 78 79 81 82 82 Liste des figures Figure 1 : Schéma de fabrication des huiles de base conventionnelles…………………………… Figure 2 : Schéma de fabrication des huiles de base non conventionnelles………………………. Figure 3 : Fonction des inhibiteurs de rouille……………………………………….……..……… Figure 4 : Mode d’action des additifs améliorant l’indice de viscosité……………..……………. Figure 5 : Variation de la viscosité cinématique en fonction de la température…………………… Figure 6 : Représentation graphique de la molécule du dispersant……………………………….. Figure 7 : Mécanisme d’action des additifs dispersants…………………………………………… Figure 8 : Influence de la structure des DDPZn sur l’usure……………………………………….. Figure 9 : La relation entre l’accumulation des hydroperoxydes et la consommation d’oxygène… Figure 10 : Modèle de la dégradation du lubrifiant sous haute température………………………. Figure 11 : Variation des propriétés avec la uploads/Geographie/ memoire-stabilite-a-l-x27-oxydation-d-x27-une-huile-lubrifiante.pdf